一, Технически принцип: Синергично ограничение на разположението на молекулата на течния кристал и поляризатора
1. Физическа граница на ъгъла на усукване на течнокристалните молекули
Видимото разстояние на сегментирания LCD първо се ограничава от ъгъла на усукване на молекулите на течния кристал. Типът TN приема 90-градусова усукваща структура, която има по-къс път на отклонение на светлината, което води до усилване на малки отклонения в подреждането на молекулите на течни кристали, когато се наблюдават от разстояние, което води до изкривяване на цвета или намаляване на контраста. Например определена марка калкулатор използва TN екран. Когато се наблюдават от разстояние 30 cm, краищата на числата може да изглеждат замъглени, но могат да се показват ясно в рамките на 15 cm.
Типът STN разширява оптичната разлика в пътя и разширява видимото разстояние до около 50 cm чрез увеличаване на ъгъла на усукване до 180-270 градуса. Изискването за задвижващо напрежение за STN обаче е сравнително високо (обикновено над 5 V) и в среди с ниско напрежение скоростта на реакция на молекулите на течните кристали се забавя, което води до призрачни изображения по време на динамичен дисплей на дълги разстояния. Например индустриален инструмент използва STN екран и когато се наблюдават бързо променящи се температурни данни от разстояние 1 метър, има 0,5 секунди забавяне на цифровите актуализации.
Типът FSTN въвежда филм за оптична компенсация за елиминиране на дисперсионните ефекти, позволявайки видимото разстояние да надвишава 1 метър. Но неговият компенсационен филм е чувствителен към ъгъла на падащата светлина. Когато ъгълът на наблюдение надхвърли ± 90 градуса, ефектът на компенсация отслабва, което води до намаляване на видимостта на далечни-разстояния. Например, определено медицинско устройство използва FSTN екран и когато се наблюдава от разстояние 1,5 метра, цветът на фона се променя от чисто черен на сиво син, намалявайки контраста до под 100:1.
2. Синергичното ограничение на поляризиращия филм и управляващата верига
Поляризиращият филм е основният компонент на сегментирания LCD за постигане на контраст между светло и тъмно, но неговата пропускливост е обратно пропорционална на разстоянието за наблюдение. Коефициентът на пропускане на поляризиращия филм TN е само 15%, а на разстояние от 50 cm затихването на светлината води до недостатъчна цифрова яркост; Типът STN използва дизайн с двоен -слоен поляризатор, който увеличава пропускливостта до 30% и разширява видимото разстояние до 80 cm; типът FSTN използва поляризатор с висок коефициент на пропускане (коефициент на пропускане 45%), комбиниран с верига за задвижване с ниска-мощност (като 3,3 V задвижване на GD32L233 MCU), за поддържане на контрастно съотношение 200:1 на разстояние от 1 метър.
Скоростта на реакция на задвижващата верига влияе директно върху-ефекта на динамичния дисплей на дълги разстояния. Драйверът тип TN обикновено има 4-8 канала и честота на актуализиране от само 10Hz. При наблюдение на бързо променящи се данни от разстояние (като показване на разстояние в реално време на лазерен далекомер), могат да възникнат цифрови флуктуации; Моделът FSTN поддържа 16 драйвера с честота на актуализиране от 50 Hz, което може да отговори на изискванията за динамичен дисплей в рамките на 1 метър, но цената на драйверния чип се увеличава с 30%.
2, Параметри на дисплея: Двойни ограничения на контраст и яркост
1. Връзката между затихването на контраста и видимото разстояние
Контрастът е основният индикатор за видимото разстояние на сегментния LCD. Контрастното съотношение на типа TN е само 10:1 и на разстояние от 30 cm разликата в сивата скала между числата и фона е недостатъчна, което води до намалена четимост; Контрастното съотношение на тип STN е увеличено до 30:1, а видимото разстояние е удължено до 60 см; типът FSTN използва технология за компенсиращ филм, за да увеличи съотношението на контраста до 300:1, което позволява ясно разграничение между числата и фона на разстояние от 1 метър.
Данните от индустриални тестове показват, че когато съотношението на контраста е под 50:1, процентът на грешки при разпознаването на числа от потребителите от разстояние 50 см надхвърля 10%; Когато съотношението на контраста е по-високо от 200:1, процентът на грешки при разпознаване на разстояние от 1 метър пада под 1%. Поради това високо{9}}медицинското оборудване като кислородните концентратори обикновено използва FSTN екрани, за да гарантира точността на отдалечените показания.
2. Играта между намаляването на яркостта и околната светлина
Яркостта на сегментирания LCD пряко влияе-на видимостта на далечни разстояния. Яркостта от тип TN обикновено е 150cd/m², а в закрити среди цифровата яркост е недостатъчна на разстояние от 30 cm; Моделът STN увеличи яркостта си до 200cd/m² и разшири видимото си разстояние до 80cm; моделът FSTN е оптимизирал своя дизайн на задно осветяване (като LED странично задно осветяване), за да постигне яркост от 250cd/m², което може да отговори на визуалните нужди на външна среда със силна светлина в рамките на 1 метър.
Влиянието на околната светлина върху видимото разстояние на LCD със сегментен код е значително. При пряка слънчева светлина съотношението на контраста на TN екрана намалява до 5:1, а видимото разстояние се скъсява до 20 см; Екранът FSTN поддържа съотношението на контраст над 100:1 при слънчева светлина чрез технология за антирефлексно покритие и разширява видимото разстояние до 50 см. Например външен инструмент използва FSTN екран, който все още може да показва ясно данни при обедна слънчева светлина, докато TN екранът изисква светлинен щит за подпомагане на наблюдението.
3, Фактори на околната среда: комбинирани ефекти от температура, влажност и удар
1. Влиянието на температурата върху скоростта на реакция на течните кристали
Работният температурен диапазон на сегментния LCD обикновено е -30 градуса ~+85 градуса, но екстремните температури могат значително да повлияят на видимото разстояние. При ниски температури (-20 градуса), времето за реакция на молекулите от течен кристал от тип TN се удължава от 50 ms до 200 ms, което води до забавени цифрови актуализации по време на динамичен дисплей на голямо{11}}разстояние; Типът FSTN използва материали с течни кристали с ниска температура (като серия MLC-2000), за да контролира времето за реакция при -20 градуса в рамките на 100 ms, отговаряйки на визуалните изисквания на промишлено оборудване на дълги разстояния в студени среди.
При условия на висока температура (+70 градуса), активността на течнокристалните молекули се увеличава, но стабилността на поляризаторите и управляващите вериги намалява. STN екраните са склонни към оцветяване при високи температури, намалявайки видимото разстояние до 40 см; Екраните FSTN поддържат стабилност на цветовете на разстояние до 1 метър чрез поляризиращ филм, устойчив на висока-температура (работна температура+85 градуса).
2. Въздействието на влажността и удара върху надеждността на дисплея
Средата с висока влажност (90% относителна влажност) може да причини окисляване на вътрешните електроди на сегментирания LCD дисплей, което да повлияе на предаването на управляващи сигнали. Екранът тип TN намалява видимото разстояние до 20 см във влажна среда; типът FSTN използва технология за запечатване (като ниво на защита IP67), за да минимизира влиянието на влажността и видимостта на разстояние от 1 метър не се влияе.
Механично въздействие (като ускорение от 50 m/s²) може да причини неправилно подравняване на молекулите на течните кристали и аномалии на дисплея. След удар STN екранът се нуждае от 10 минути, за да възстанови видимото разстояние; Типът FSTN намалява времето за възстановяване до 1 минута чрез укрепване на стъкления субстрат (дебелина 1,1 мм), отговаряйки на изискванията за визуално{-разстояние на промишлено оборудване във вибрационни среди.
4, Стратегия за оптимизиране на индустрията: технологично надграждане и адаптиране на сценария на приложението
1. Технологично надграждане: Пробив в материалите с висок контраст и широка температура
За да преодолее ограниченията на зрителното разстояние, индустрията оптимизира както материалите, така и процесите. Например, чрез използване на течнокристални материали с висок контраст (като серията MLC-6608), контрастът от типа FSTN може да бъде увеличен до 500:1, което прави числата в рамките на разстояние от 1,5 метра ясни и четливи; Прилагането на широкотемпературни течнокристални материали (работна температура -40 градуса ~+105 градуса) позволява на сегментирания LCD да поддържа видимо разстояние от 80 см дори в екстремни среди.
2. Адаптиране на сценарий на приложение: динамична настройка и интелигентна компенсация
Индустрията е разработила технология за динамично регулиране за различни сценарии на приложение. Например, медицинското оборудване използва сензори за околна светлина за автоматично регулиране на яркостта на фоновото осветление, осигурявайки видимост на разстояние до 1 метър; Индустриалните инструменти оптимизират скоростта на реакция на течните кристали в среда с ниска-температура и разширяват видимото разстояние чрез алгоритми за температурна компенсация.
3. Проучване на алтернативни решения: Сътрудничество между екрани със сегментиран код и екрани с точкова матрица
За приложения, които изискват видимост на свръхдалечни разстояния, като екрани за външна реклама, индустрията проучва съвместни решения между екрани със сегментиран код и екрани с точкова матрица. Например, използвайки екран с код на сегмент FSTN за показване на основни данни (като температура и налягане), комбиниран с матричен екран за показване на спомагателна информация (като диаграма на тенденциите), ключовите параметри все още могат да бъдат ясно идентифицирани на разстояние от 10 метра.
